Новости

9 января, 2018 14:56

Ученые КФУ планируют повысить эффективность добычи нефти с помощью уравнений

В САЕ «ЭкоНефть» приступили к созданию математической модели процессов в нефтяных пластах. В 2017 году сразу несколько научных коллективов САЕ «ЭкоНефть» вошли в число победителей Президентской программы Российского научного фонда. Обладателями гранта тогда стали и ученые НИЛ «Высокопроизводительные распределенные системы», предложившие на конкурс проект по повышению эффективности добычи высоковязкой нефти "Математическое моделирование многофазной многокомпонентной неизотермической фильтрации в деформируемых пористых средах".
Фото: пресс-служба КФУ

Напомним, в рамках проекта предполагается сначала создание математической модели, а уже потом целого программного комплекса на ее основе. На данный момент в НИЛ «Высокопроизводительные распределенные системы» завершают подготовительный этап, в ходе которого удалось определить наиболее перспективный вектор для исследований. По словам руководителя проекта, кандидата физико-математических наук, старшего научного сотрудника научно-исследовательской лаборатории «Высокопроизводительные распределенные системы» КФУ Эдуарда Храмченкова, математическое моделирование процессов в нефтяных пластах сейчас активно изучается, и многие ученые уже пытаются решить эти задачи, используя разные методы.

"Набор уравнений примерно похож, но есть нюансы: мы учитываем влияние деформации пористой среды на ее проницаемость и фильтрационные свойства. Когда вовлекаются несколько процессов и они взаимосвязаны, происходит тепловое расширение, вещество течет быстрее, изменяется состояние механической среды, появляются деформации, в трещиноватых средах - трещины. Основная сложность направления заключается в том, как правильно связать и учесть эти процессы в уравнениях", - поделился ученый.

В Казанском университете решением задачи о течении жидкостей в пористых средах с учетом переменных температур  занимаются еще с 50-х годов прошлого столетия, когда были открыты нефтяные месторождения и потребовалось моделирование. Постепенно изучались однофазное течение жидкости, потом двух-, трехфазное, с химическими эффектами. Сегодня идет поиск так называемой thermal-, hydromechanical-, chemical-coupled модели, которая объединила бы в себе химические, тепловые, механические процессы, то есть все эффекты в одной. Каждый процесс описывается своим набором уравнений, задача состоит в том, как эти уравнения связать с учетом подхода ученых КФУ.

Исследования математических моделей сегодня ведутся в двух направлениях: промышленном, которое занимается моделированием конкретных нефтяных, геотермальных источников, и научном, то есть построением универсальной модели и программного комплекса, который будет ее реализовывать. Именно этим и занимаются молодые ученые, хотя и не исключают, что в дальнейшем возможно практическое применение программного комплекса. Самым актуальным для Татарстана является построение модели при сложном процессе SAGD-методе парогравитационного дренажа. Адекватная математическая модель в таком случае позволит сократить издержки на его проведение, просчитать наиболее оптимальные стратегии применения. 

Первыми значимыми результатами ученые готовы поделиться спустя полгода: именно тогда будет построена математическая модель, после этого ученых ждет наиболее сложный этап исследования - построение численной схемы. По словам руководителя проекта, сложности носят математический характер, так как модель нелинейная, уравнения зависят друг от друга, необходима их корректная постановка. Расчеты будут вестись, в том числе, на высокопроизводительном кластере Казанского университета. После этого готовую численную схему нужно будет запрограммировать. В результате ученые представят программный продукт, предназначенный для расчетов: научный код будет принимать конфигурацию пласта, его свойства и выдавать данные для средств визуализации.

Это именно математически-программистская задача: построить модель, численную схему, запрограммировать ее и рассчитать. По словам Эдуарда Храмченкова, экспериментальных исследований пока не планируется, но в дальнейшем для параметрического наполнения и верификации необходимы будут и усилия геологов.

20 мая, 2024
Препарат для персонализированной терапии опухолевых заболеваний создали ученые ННГУ
Ученым ННГУ им. Н. И. Лобачевского удалось соединить внутри одного препарата несколько действующих...
20 мая, 2024
Соли уксусной кислоты упростят добычу тяжелой нефти
Ученые выяснили, что ацетаты — соли уксусной кислоты с переходными металлами — в комбинации с парово...